Mã số N2041: Giải pháp phân loại và thu gom rác thải y tế giúp bảo vệ môi trường

1. Thực trạng:

Trong những năm gần đây, Sở Giáo dục và Đào tạo TPHCM đều tổ chức Cuộc thi Nghiên Cứu Khoa Học - Kỹ Thuật dành cho các em học sinh THCS và THPT, là một trong những phong trào thi đua của giáo viên, học sinh và là cơ hội để học sinh thực hành nghiên cứu khoa học, sáng tạo, biết giải quyết tốt những vấn đề thực tiễn của cuộc sống.

Là một loại hình lao động đặc biệt, là một sân chơi bổ ích cho thế hệ trẻ, đòi hỏi sự say mê, sáng tạo, nhiệt tình, hứng thú của thầy và trò.

Nhận thức được tầm quan trọng của Cuộc thi này, Tôi luôn trăn trở làm sao để kích thích học sinh đưa ra ý tưởng của học sinh, làm sao để học sinh hiểu và tiếp cận được hoạt động nghiên cứu khoa học - kỹ thuật dành riêng cho các em. Chính vì vậy mà Tôi mạnh dạn chọn nghiên cứu làm phương pháp đổi mới trong giảng dạy.

Tôi đã trao đổi, tìm hiểu và gắn kết các em có niềm đam mê khoa học - sáng tạo, từ những hoạt động đó tôi đã thành lập được một nhóm các em yêu thích khoa học, đam mê tìm tòi khám phá, tạo cơ hội tốt cho các em được bày tỏ và bộc lộ ý tưởng khoa học của bản thân. Tôi đã hướng dẫn và giúp các em hiểu rõ về cuộc thi nghiên cứu khoa học dành cho học sinh trung học, biết được quy trình nghiên cứu, thực hiện một dự án nghiên cứu khoa học.

Kinh nghiệm tôi đưa ra chủ yếu dựa trên việc tham khảo những bản báo cáo, tổng kết hàng năm của nhà trường, của câu lạc bộ NCKH; tham khảo những kinh nghiệm của các giáo viên đã tham gia hướng dẫn học sinh NCKH ở trường mình và một số trường trong TP; đúc kết một số kinh nghiệm của chính bản thân mình khi hướng dẫn vì vậy chắc chắn không thể tránh được các thiếu sót. Rất may mắn vì Tôi nhận được sự đóng góp của các thầy cô, nhận được sự động viên khích lệ từ các đồng nghiệp, các bậc phụ huynh và các cấp lãnh đạo.

2. Giải pháp:

Để đạt hiệu  quả cao trong Cuộc thi khoa học kỹ thuật, công việc hướng dẫn của người thầy đóng vai trò rất quan trọng và cần thực hiện một số biện pháp như sau:

2.1 Biện pháp 1:  Cần cho học sinh biết được các bước tiến hành nghiên cứu dự án khoa học - kỹ thuật:

2.1.1. Đối với một dự án khoa học:

a. Xác định câu hỏi nghiên cứu:

- Lựa chọn một chủ đề. Thu hẹp chủ đề bằng cách xem xét những trường hợp đặc biệt.

- Tiến hành nghiên cứu tổng quan và viết dự thảo đề cương nghiên cứu.

- Nêu một giả thuyết khoa học hoặc nêu mục đích nghiên cứu.

b. Kế hoạch và phương pháp nghiên cứu:

- Xây dựng kế hoạch nghiên cứu/thiết kế thí nghiệm.

- Yêu cầu phê duyệt dự án (điền các mẫu phiếu và xin chữ ký phê duyệt).

- Viết báo cáo nghiên cứu tổng quan.

c. Thực hiện kế hoạch nghiên cứu:

- Thu thập tài liệu và thiết bị thí nghiệm; xây dựng thời gian biểu trong phòng TN

- Tiến hành thí nghiệm. Ghi lại các dữ liệu định lượng và định tính.

- Phân tích dữ liệu, áp dụng các phương pháp thống kê thích hợp.

- Lặp lại thí nghiệm, khi cần thiết, nhằm triệt để khám phá những vấn đề.

- Đưa ra một kết luận.

- Viết báo cáo thí nghiệm.

- Viết tóm tắt báo cáo.

d. Trình bày kết quả nghiên cứu:

- Ghi lại các hình ảnh để giới thiệu dự án.

- Làm bài thuyết trình về dự án trước giáo viên hoặc các bạn cùng lớp.

2.1.2. Đối với một dự án kỹ thuật:

a. Xác định vấn đề nghiên cứu:

- Xác định nhu cầu hoặc tiếp nhận yêu cầu.

b. Thiết kế và phương pháp:

- Phát triển các tiêu chuẩn thiết kế.

- Thực hiện việc tìm kiếm tài liệu và nghiên cứu tổng quan.

- Chuẩn bị thiết kế sơ bộ hoặc thuật toán dưới dạng sơ đồ khối.

c. Thực hiện: Xây dựng và kiểm tra:

- Sản xuất mẫu hoặc viết chương trình máy tính.

- Kiểm tra các mẫu/chương trình máy tính.

- Thiết kế lại, khi cần thiết.

d. Trình bày kết quả nghiên cứu:

- Ghi lại các hình ảnh để giới thiệu dự án.

- Làm bài thuyết trình về dự án trước giáo viên hoặc các bạn cùng lớp.

2.1.3. Lập kế hoạch và chủ đề nghiên cứu khoa học - kỹ thuật:

Chọn một chủ đề vừa phù hợp với bản thân, vừa hoàn cảnh địa phương mình đang sống. Cần lập kế hoạch thật cụ thể có thời gian rõ ràng là vô cùng cần thiết đối với dự án  nghiên cứu khoa học kỹ thuật. Phân bố thời gian để viết hoàn thiện báo cáo, làm mô hình thực nghiệm và thuyết trình qua mô hình.

2.1.4. Rút ra kết luận sau khi nghiên cứu:

Từ những nghiên cứu giáo viên rút ra được kết luận thông qua các thông số kỹ thuật so với tiêu chuẩn ban đầu. Có nên tiếp tục thí nghiệm, nếu thấy chưa phù hợp với kết quả có thể chuyển sang hướng khác.

2.2. Biện pháp 2: Cần phát huy vai trò trách nhiệm của nhà trường, giáo  viên hướng dẫn và học sinh trong nghiên cứu dự án khoa học - kỹ thuật

2.2.1. Đối với nhà trường:

- Cần nhận thức rằng, nghiên cứu khoa học kỹ thuật của học sinh là một trong những hoạt động trải nghiệm sáng tạo, góp phần quan trong vào việc đổi mới phương pháp dạy học, kiểm tra đánh giá, hướng tới hình thành và phát triển năng lực cho học sinh.

- Tổ chức dạy học chuyên đề Nghiên cứu khoa học .

- Thành lập Hội đồng tư vấn khoa học.

- Thành lập Câu lạc bộ nghiên cứu khoa học kỹ thuật và có cơ chế hỗ trợ về pháp lý và điều kiện để các câu lạc bộ này hoạt động.

- Tổ chức cuộc thi ý tưởng khoa học.

- Các ý tưởng được lựa chọn đều được khuyến khích triển khai nghiên cứu; tạo môi trường thuận lợi cho hoạt động nghiên cứu khoa học kỹ thuật; hỗ trợ khai thác các nguồn lực xã hội.

2.2.2. Đối với giáo viên hướng dẫn:

- Thiết kế các bài học theo định hướng tìm tòi nghiên cứu theo các phương pháp dạy học tích cực như: phương pháp "Bàn tay nặn bột", "Dạy học dựa trên dự án", "Dạy học khoa học dựa trên tìm tòi - nghiên cứu", "Dạy học giải quyết vấn đề"..., hình thành các kỹ năng nghiên cứu cho học sinh.

- Chú trọng tính ứng dụng thực tiễn.

-  Kết hợp với các giáo viên khác xây dựng các chủ đề dạy học tích hợp kiến thức liên môn.

- Tạo tâm thế thoải mái, chấp nhận các suy nghĩ khác biệt và khuyến khích học sinh nêu vấn đề, đặt câu hỏi nghiên cứu.

-  Nhạy bén trong phát hiện và hoàn thiện ý tưởng nghiên cứu từ những câu hỏi, phát biểu, thắc mắc của học sinh; Là hiện thân của người làm nghiên cứu, nắm vững được các dự án nghiên cứu trong các cuộc thi hàng năm. 

2.2.3. Đối với học sinh nghiên cứu:

- Mạnh dạn và tự tin trao đổi, hỏi, tìm kiếm các nguồn lực hỗ trợ trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

- Tự mình thực hiện các đề tài nghiên cứu trên cơ sở định hướng, trợ giúp từ thầy cô, nhà trường và xã hội.

2.3. Biện pháp 3:  Các bước nghiên cứu khoa học - kỹ thuật mà giáo viên hướng dẫn cần làm đối với dự án của học sinh: 

2.3.1. Hình thành ý tưởng cho học sinh:

- Ngay từ đầu năm học, cần phải nắm bắt được những ý tưởng khoa học của học sinh. Cùng học sinh chọn lựa, phân loại những ý tưởng tốt, rồi xây dựng nhóm nghiên cứu theo ý tưởng mà học sinh đã lựa chọn.

2.3.2. Gợi  ý học sinh các bước nghiên cứu và trưng bày sản phẩm:

- Trên cơ sở các ý tưởng của học sinh đã được tổng hợp, giáo viên hướng dẫn lập kế hoạch chi tiết cho từng đối tượng nghiên cứu; trang bị các kiến thức khoa học, kỹ năng thực hành cần thiết và giao nhiệm vụ cho các đối tượng tự nghiên cứu dựa trên hướng dẫn của giáo viên để có phương án giải quyết.

- Khi học sinh tự nghiên cứu, giáo viên hướng dẫn thường xuyên kiểm tra, nắm bắt tiến độ và tháo gỡ kịp thời những khó khăn mà các em gặp phải.

- Thực hiện chế tạo sản phẩm theo kế hoạch.

- Sau khi tiến hành chế tạo sản phẩm giáo viên hướng dẫn cần kiểm tra lại các yêu cầu kỹ thuật, an toàn sản phẩm trước khi vận hành, sau khi đã đảm bảo các điều kiện an toàn, người nghiên cứu tiến hành kiểm chứng thực nghiệm, kiểm tra các thông số kỹ thuật và chép vào sổ nhật ký.   

- Nếu sản phẩm có các thông số không đáp ứng được các yêu cầu nghiên cứu và chỉnh sửa cho hoàn thiện.

- Báo cáo nghiên cứu khoa học - kỹ thuật phải được trình bày rõ ràng chính xác.

- Hướng dẫn học sinh trình bày Poster dự án mình nghiên cứu và nội dung Poster thể hiện được những nội dung theo quy định của ban tổ chức.

- Gian trưng bày gồm một tấm lưng và hai tấm bên, có kích thước như sau:

+ Tấm lưng: rộng 100cm; cao 120cm (tính từ mặt bàn)

+ Hai tấm bên: rộng 50cm; cao 120cm (tính từ mặt bàn).

- Sắp xếp gian trưng bày ngăn nắp, hợp lí, thể hiện tính khoa học để làm nổi bật được nội dung chính của đề tài.

2.4. Biện pháp 4:  Một số kỹ năng mà giáo viên hướng dẫn cần truyền đạt cho học sinh:

- Giáo viên hướng dẫn thực hiện một số đánh giá thông qua phỏng vấn học sinh  trước khi dự thi.

- Cần cho học sinh làm quen với thuyết trình sản phẩm dự thi, các câu hỏi phỏng vấn của giám khảo có thể hỏi học sinh.

3. Lý do chọn chủ đề “ Môi trường “ để nghiên cứu:

Ô nhiễm môi trường đang là vấn đề lớn cần phải giải quyết. Trung bình một năm, mỗi  người Việt Nam thải ra 200kg  rác thải .Theo thống kê tổng sản lượng chất thải rắn năm 2010 có khoảng 250 triệu tấn (chưa tái chế), trong số đó có 9% là kim loại, 12,40% là nhựa và cao nhất là 28,50% là giấy [1].

Ngày 6/6/2012 ngân hàng thế giới (WB) cảnh báo về sự khủng hoảng rác thải dẫn đến những gánh nặng lớn về tài chính cũng như môi trường cho Chính phủ các nước. 

Tại Việt Nam, thành phần chủ yếu của rác thải ở các tình, thành phố là các chất hữu cơ có thể phân hủy được. Các chất thải vô cơ, đặc biệt là kim loại được thu hồi để tái sinh chiếm tỷ lệ thấp [2].

Thành phần các chất thải rắn (theo % khối lượng) tại một số tỉnh, thành phố được thể hiện như bảng 1.

Bảng 1.1 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt tại một số tỉnh, thành phố

Nguồn: Số liệu quan trắc – CEETIA 

Từ những số liệu trên có thể thấy rằng vấn đề ô nhiễm môi trường đã, đang và sẽ ảnh hưởng lớn đến sự sống còn của con người. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến vấn đề này được nêu ra như: 

- Ý thức con người còn kém trong việc phân loại rác, nhận thức về việc thu gom, xử lý rác đối với các hộ gia đình chưa được tốt, vô hình chung đã gây sức ép không đáng có cho các cơ quan chuyên môn.

- Quá trình phân loại rác trong các nhà máy lớn còn sử dụng sức người để phân loại rác. Trước đây, việc phân loại rác chủ yếu được thực hiện bằng sức lao động của con người (phân loại rác bằng tay) và để phân loại rác cần tốn nhiều thời gian. Do đó quá trình phân loại rác chưa được chú trọng đầu tư.

Từ những lý do và thực trạng trên, nhóm nghiên cứu đề xuất thực hiện mô hình máy phân loại rác có thể sử dụng tại những nơi công cộng để có thể phần nào thực hiện tốt việc phân loại rác tại nguồn, giảm ô nhiễm môi trường và tiết kiệm tối đa thời gian phân loại.

Đồng thời đợt dịch COVID-19 bùng phát lần thứ 4 ở Việt Nam từ ngày 27/4 đến nay với tốc độ tăng chóng mặt số ca mắc mỗi ngày, những ngày gần đây số mắc mới khoảng 8000-9000 ca/ngày, thậm chí có ngày lên tới hơn 13.000 ca. Đặc biệt tại các điểm nóng, số bệnh nhân mới trên 4.000 ca/ngày, không chỉ gây ra những vấn đề nghiêm trọng trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe toàn dân, ổn định và phát triển kinh tế-xã hội, mà còn tạo ra những mối lo ngại lớn về môi trường - đó là rác thải y tế và rác thải sinh hoạt phát sinh do dịch bệnh và chứa mầm bệnh.

Từ ngày 27/4 đến nay, số ca mắc COVID-19 tăng nhanh, tình trạng chất thải do dịch phát sinh mạnh. Lượng rác thải độc hại này tăng lên theo số lượng bệnh nhân COVID-19, tập trung tại các bệnh viện điều trị những người nhiễm SARS-CoV-2, bệnh viện dã chiến, khu cách ly tập trung, các khu dân cư bị phong tỏa do có các ca F0…

Do vậy, chất thải nói chung, chất thải y tế lây nhiễm nói riêng tăng lên, nhất là tại các bệnh viện, bệnh viện dã chiến do tăng trang phục, khẩu trang, găng tay cùng với nhiều trang thiết bị, bơm kim tiêm, dây chuyền dịch, thuốc men. Nhiều khu cách ly tập trung hàng nghìn người được cung cấp khẩu trang, quần áo bảo hộ cũng như thực phẩm chế biến sẵn, góp phần tạo nên lượng rác lớn thải ra môi trường. Cơ quan y tế cũng sử dụng một lượng lớn các hóa chất khử trùng, chủ yếu là Chloramin B, cũng rất độc hại cho môi trường.

Do thường xuyên tiếp xúc với nguồn rác thải có nguy cơ lây nhiễm mầm bệnh, lực lượng đảm bảo vệ sinh môi trường cũng được trang bị quần áo, thiết bị bảo hộ lao động, sử dụng các loại thuốc khử khuẩn trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, cũng làm tăng thêm lượng rác thải.         

Hiện nay, tỉnh Bình Dương có 21 cơ sở điều trị (bao gồm 5 bệnh viện dã chiến), 143 cơ sở cách ly y tế tập trung và 1.601 điểm/khu vực phong tỏa. Thống kê từ Chi cục Bảo vệ môi trường tỉnh Bình Dương, hiện tổng khối lượng chất thải phát sinh trong hoạt động phòng, chống dịch COVID-19 trên địa bàn tỉnh trung bình khoảng 40-70 tấn/ngày. Trong đó, chất thải có nguy cơ chứa SARS-CoV-2 phát sinh từ các cơ sở điều trị, khu cách ly y tế tập trung là 18-20 tấn/ngày; chất thải có nguy cơ chứa SARS-CoV-2 (được phân loại từ các hộ gia đình nhiễm F0, F1) của các khu phong tỏa là 20 tấn/ngày.

Với 85 khu cách ly, 423 vùng cách ly tập trung, phong tỏa và 9 bệnh viện dã chiến, theo các cơ quan chức năng tỉnh Đồng Nai, chất thải phát sinh từ hoạt động của các bệnh viện dã chiến chủ yếu là chất thải lây nhiễm với khối lượng khoảng 5,4 tấn/ngày. 

UBND các huyện và các thành phố Long Khánh, Biên Hòa (Đồng Nai) cho biết, chất thải phát sinh tại các khu cách ly, vùng cách ly tập trung, khu vực phong tỏa, bình quân là hơn 77,6 tấn/ngày, trong đó chất thải lây nhiễm trên 29,4 tấn/ngày, chất thải rắn sinh hoạt khoảng 48,2 tấn/ngày. 

Tại Đà Nẵng, ngoài lượng rác thải sinh hoạt phát sinh là trên 600 tấn, thành phố phải xử lý lượng rác thải nguy cơ chứa SARS-CoV-2 hơn 3 tấn/ngày, chưa kể lượng rác thải, nước thải tại các bệnh viện dã chiến trên địa bàn.

Từ những số liệu trên có thể thấy rằng nguy cơ lây nhiễm từ rác thải y tế đã, đang và sẽ ảnh hưởng lớn đến môi trường sống và sức khoẻ của con người. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến vấn đề này được nêu ra như: 

- Công tác thu gom, vận chuyển, lưu giữ, xử lý rác thải rắn sinh hoạt, đặc biệt là rác thải y tế lây nhiễm từ các cơ sở y tế, cơ sở cách ly tập trung.

- Quá trình thu gom, phân loại rác y tế còn sử dụng sức người để. Nên nguy cơ lây nhiễm và tiếp xúc cao, nhất là các nhân viên vệ sinh, y tế. Do đó quá trình thu gom, phân loại rác chưa được chú trọng đầu tư.

Từ những lý do và thực trạng trên, nhóm nghiên cứu đề xuất thực hiện mô hình robot thu gom rác thải y tế có thể sử dụng tại những cơ sở y tế, bệnh viện dã chiến, khu cách li và nơi phòng chống dịch bệnh để có thể phần nào thực hiện tốt việc thu gom phân loại rác y tế, giảm ô nhiễm môi trường, hạn chế tiếp xúc gần và tiết kiệm tối đa thời gian thu gom.

4. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

• Áp dụng những kiến thức lí thuyết được học trên lớp cũng như kiến thức tìm hiểu được để ứng dụng vào thực hiện mô hình máy phân loại rác và mô hình robot vận chuyển.

• Chế tạo máy và robot phân loại rác hoạt động tốt và ổn định.

• Hiểu rõ quy trình phân loại rác tái chế.

• Hiểu rõ nguyên lý hoạt động của robot và máy phân loại rác.

5. Phương pháp nghiên cứu

• Tìm hiểu quy trình phân loại rác tại nguồn.

• Tìm hiểu các mô hình phân loại rác đã có.

• Đưa ra các thông số, yêu cầu cho mô hình.

• Tính toán, thiết kế mô hình. Dựa trên những thiết bị có sẵn và kết hợp chúng lại thành một quy trình phân loại, thu gom rác thải y tế

• Thực nghiêm mô hình.

6.  Kết quả thực hiện

- Mô hình được thực hiện với mong muốn sẽ có hiệu quả trong việc phân loại rác với các loại đối tượng: nhựa, nhôm, giấy, kim loại, khẩu trang và rác thải y tế

- Mô hình được thực hiện ở mức độ lên ý tưởng và thiết kế mô hình, sẽ tiếp tục hoàn thiện để có được sản phẩm thực tế.

7. Đánh giá

• Lợi ích:

- Góp phần vào công cuộc giúp bảo vệ môi trường.

- Tiết kiệm thời gian và hạn chế tiếp xúc gần khi thu gom rác thải y tế.

- Dễ dàng cho việc tái chế.

     8. Hiệu quả mang lại: 

• Sản phẩm nghiên cứu 1: đạt giải ( I ) Khoa học Kỹ thuật cấp TP năm 2019 “MÔ HÌNH PHÂN LOẠI RÁC THẢI TÁI CHẾ”

• Sản phẩm nghiên cứu 2: đạt giải ( KK ) cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên TPHCM năm 2020 “THÙNG RÁC THÔNG MINH”

• Sản phẩm nghiên cứu 3: đạt giải ( III ) Khoa học Kỹ thuật cấp TP năm 2022 “MÔ HÌNH ROBOT THU GÔM RÁC THẢI Y TẾ”